Углеводы
Синтез моносахаридов по методу
Килиани-Фишера
применяется для увеличения длины углеродной цепи альдозы на один атом углерода,
в результате чего возникают две диастереомерные альдозы. Уже на первой стадии
синтеза образуются изомерные циангидрины, дающие после гидролиза и
декгидратации лактоны, которые восстанавливаются до альдоз, содержащих на один
атом углерода больше, чем исходный моносахарид.
Деградация альдоз по Руффу
представляет собой свободнорадикальное декарбокислирование соли гликоновой
кислоты, в результате которого углеродная цепь альдозы укорачивается на один
атом. Декарбоксилирование проводят смесью пероксида водорода и трехвалентного
железа (реактив Фентона). Выход продукта составляет всего около 30-40%.
Углеводы или сахариды -
природные соединения, структура которых может быть выражена общей формулой Cn(H2O)n. Углеводы подразделяют на два
класса:
1. моносахариды или простые
сахара - мономеры;
2. полисахариды - полимеры
простых сахаров (крахмал, целлюлоза, декстрин, гликоген).
Тривиальные названия моносахаридов
обычно имеют окончание -оза. Поскольку моносахариды являются либо
полиоксиальдегидами или полиоксикетонами, либо их производными, их принято
подразделять на альдозы (альдегид + оза)
и кетозы (кетон + оза). Например, глюкоза
- это альдоза, а фруктоза - это кетоза.
Проекции Фишера линейных
моносахаридов рисуют, помещая карбонильную группу наверху структуры, и нумеруют
верхний атом углерода цифрой 1, как например, карбоксиальдегидный атом альдозы
(-СНО).
Простые сахара можно классифицировать
по числу углеродных атомов в цепи. Глюкозу и фруктозу следует отнести к гексозам,
так как они содержат по шести углеродных атомов в цепи. Если объединить эти две
классификации, то глюкоза будет альдогексозой, а фруктоза - альдокетозой.
Простейшие углеводы - глицеральдегид и диоксиацетон -
являются одновременно альдотриозой и кетотриозой.
Э. Фишер приписал показанные ниже
конфигурации (+) – и (-) –глицеральдегидам, обозначив первый из них «D», а второй - «L». Согласно (R,S)-номенклатуре, D-глицеральдегид будет (R )-глицеральдегидом, а L-глицеральдегид - (S)-глицеральдегидом.
Глюкоза и другие сахара существуют в
виде циклических полуацеталей или полукеталей, которые образуются в результате
внутримолекулярной реакции гидроксильной группы с карбонильной.
Наиболее устойчивый ацеталь глюкозы
образуется с участием гидроксильной группы при С5. Это
шестичленное кольцо называется пиранозной формой глюкозы, так как оно
напоминает тетрагидропиран:
Чтобы подчеркнуть циклическую природу
этой формы D-глюкозы, ее называют D-глюкопиранозой.
Образование полуацеталя приводит к
появлению нового хирального центра, называемого аномерным атомом углерода
или аномерным центром. В результате возникнут два диастереомера, которые
различаются по своей конфигурации только при С1 и называются a- или b-аномерами в зависимости от относительной
конфигурации при С1, а также при атоме углерода, определяющем
принадлежность этого сахара к D- или
L-ряду. При написании проекции Фишера a-D-глюкопиранозы группа -ОН при С1
(гидроксильная группа полуацеталя) находится с той же стороны углеродной цепи,
что и атом кислорода, связанный с тем углеродным атомом, который определяет D- или L-конфигурацию данного сахара (например, С5
в глюкозе). В b-D-глюкопиранозе две этих группы лежат
по разные стороны углеродной цепи.
Пиранозную форму сахаров наиболее
удобно изображать с помощью структур Хеуорса, которые
представляют собой идеализированные плоские тетрагидропирановые кольца с
различными боковыми группами.
МУТАРОТАЦИЯ
D-Глюкоза образует кристаллы с
удельным вращением, равным +1120. Изменив условия кристаллизации,
можно получить другую форму D-глюкозы
с [a]=+19о.
При растворении в воде происходит медленное изменение оптического вращения
обеих форм, пока оно не достигнет величины +53о. Этот процесс
называется мутаротацией. Глюкоза с [a]=+112о является a-аномером, с [a]=+19о - b-аномером. Мутаротация вызвана тем,
что в растворе устанавливается равновесие аномеров (глюкоза с [a]=+53о). Эта смесь
содержит 64% b-формы, 36% a-формы и следовые количества (0,02%)
свободной карбонильной формы. Взаимопревращение аномеров осуществляется через
альдегид с открытой цепью.
ХИМИЧЕСКИЕ
СВОЙСТВА МОНОСАХАРИДОВ
1. Восстановление. Моносахариды
восстанавливаются до полиоксиалканов OHCH2[CH(OH)n]CH2OH. Продукт реакции называют глицитом
или альдитом. Восстановление боргидридом натрия имеет то
преимущество, что его можно проводить в водной среде, так как и исходный
моносахарид, и боргидрид хорошо растворимы в воде. Под действием боргидрида
натрия D-глюкоза восстанавливается в глицит,
который в данном случае называется глюцитом или сорбитом:
2. Окисление. Азотная кислота
окисляет альдозы и кетозы до дикарбоновых кислот - гликаровых (сахарных)
кислот.
Реактивы Бенедикта, Фелинга (фелингова жидкость) и Толленса
окисляют альдозы до гликоновых кислот. Каждый из этих
реактивов содержит катион металла, который восстанавливается альдозами.
3. Образование озазонов. В результате
реакции a-оксикарбонильных соединений с
избытком фенилгидразина образуются бис-фенилгидразоны (озазоны).
4. Образование сложных эфиров.
Гидроксильные группы моносахаридов легко этерифицируются.
5. Образование простых эфиров.
Метанол в присутствии кислоты метилирует только полуацетальную или
полукетальную гидроксильную группы. Этерификация остальных гидроксильных групп
идет лишь в условиях, характерных, например, для синтеза простых эфиров по
Вильямсону.
Другие работы по теме:
Понятие живого вещества
Живое вещество В элементном составе живого вещества преобладают 4 элемента: водород, углерод, кислород, азот. Они являются главными элементами живого вещества. Эти элементы - биофильные. Кроме того, наиболее распространены элементы, находящиеся в начале периодической системы элементов Менделеева, а элементы середины и конца таблицы распространены мало.
Углеводы Строение и функции
Text Graphics Углеводы. Строение и функции Graphics Глюкоза Глюкоза С6Н12О6 Значение: Источник энергии; входит в состав гликозидов, в свободном состоянии содержится в тканях растений, животных, человека; является мономером полисахаридов, гликогена, крахмала, клетчатки.
Понятие и сущность углеводов
МОУ «Хвастовичская средняя общеобразовательная школа» Автор. Галушкина Оксана 11 «Б» класс Руководитель. Демидкова Нина Егоровна учитель химии Оглавление:
Контрольная работа по Пищевой химии
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Тольяттинский филиал Московского государственного университета пищевых производств
Углеводы
Углеводы - гидраты углерода. Простейшие углеводы называют моносахаридами, а при гидролизе которых образуются две молекулы моносахаридов, называют дисахаридами. Распространенным моносахаридом является D-глюкоза. Превращение углеводов - эпимеризацией.
Углеводы
(сахара) - одна из наиболее важных и распростра-ненных групп природных органических соединений. Они составляют 80% массы сухого вещества растений и около 2% сухого вещества животных организмов.
Углеводы
- вещества состава С , имеющие первостепенное биохимическое значение, широко распространены в живой природе и играют большую роль в жизни человека. Название углеводы возникло на основании данных анализа первых известных представителей этой группы соединения. Вещества этой группы состоят из углерода, водорода и кислорода, причем соотношение чисел атомов водорода и кислорода в них такое же, как и в воде, т.е. на каждые 2 атома водорода приходится один атом кислорода.
Углеводы как главный источник энергии в организме человека
Общая формула углеводов, их первостепенное биохимическое значение, распространенность в природе и роль в жизни человека. Виды углеводов по химической структуре: простые и сложные (моно- и полисахариды). Произведение синтеза углеводов из формальдегида.
Жиры, белки и углеводы
Жиры как существенная часть нашей пищи. Фосфатиды, стерины и витамины. Носители запаха. Гидролиз жиров. Природные высокомолекулярные азотосодержащие соединения - белки. Молекулы белка. Углеводы, моносахариды, глюкоза, лактоза, крахмал, дисахариды.
Образование сложных эфиров. Некоторые производные углеводов
Окисление углеводов в организме. Сложные эфиры. Превращение в циклические ацетали и кетали. Метод удлинения цепи по Килиани-Фишеру. Укорочение цепи по Руфу. Аскорбиновая кислота. Целлофан и вискозный шелк. Нитрат целлюлозы. Азотсодержащие сахара.
отчет: 4 с., 7 источников, 2 прил
Химическая подготовка и профессиональное самоопределение учащихся средней школы в области прикладной биотехнологии производства здоровых продуктов питания и упаковочных материалов
Основы рационального питания
Великий русский ученый И. П. Павлов в своих замечательных трудах указывал, что организм животных и человека находится в тесной взаимосвязи с внешней средой, непрерывно воздействующей на центральную нервную систему.
Мышечная система человека
Мышечная система человека, ее значение в жизнедеятельности организма. Белок как основной строительный материал человеческого организма. Функций мышц человека, их виды. Пища как источник энергии для организмов. Содержание белков в продуктах питания.
Лечебная физкультура при некоторых болезнях обмена веществ
Лечебная физкультура при некоторых болезнях обмена веществ ЛФК при ожирении Ожирениепроявляется повышенным отложением жировой ткани в организме. Чаще всего заболевание возникает при избыточном питании высококалорийной пищей, содержащей жиры и углеводы. Это первичное ожирение, алиментарное, особенно усугубляющееся малой физической активностью.
Значение перца в питании
Значение перца в питании Плоды сладкого перца употребляют в пищу в свежем, фаршированном, маринованном и консервированном виде. Их тушат в растительном масле. Из свежих плодов готовят салаты и гарниры. Сушеный перец в размолотом виде используют как приправу к различным блюдам, а из протертого острого перца с солью с добавлением кориандра готовят аджику.
Вещества, из которых состоят растения
В земной коре встречается около 100 химических элементов, но для жизни необходимы только 16 из них. Наиболее распространены в живых организмах четыре элемента: водород, углерод, кислород и азот.
Углеводы
Углеводы – как название уже говорит само за себя, состоит из углерода и воды. У них так же, как и у аминокислот, есть стереоизомеры, (L и D – молекулы), принцип определения такой же, как и в аминокислотах.
Химический состав клетки
В клетке встречается около 70 химических элементов Периодической системы Д. И. Менделеева, однако содержание этих элементов существенно отличается от их концентраций в окружающей среде, что доказывает единство органического мира.
Водород
История открытия и описание свойств.
Физиология системы пищеварения
Пищеварение Для жизнедеятельности любого организма требуется систематическое поступление питательных веществ для обеспечения пластических процессов в тканях и органах и компенсации в них энергетических затрат. Источником этих веществ является пища, содержащая белки, жиры, углеводы, витамины, минеральные вещества, воду и балластные вещества.
Органоиды клетки
В состав клеток входят разные органические вещества. Основу их молекул образуют атомы углерода, связанные между собой и с другими атомами ковалентными связями.
Химический состав клетки
Опорный конспект по теме: «» В микроскопической клетке содержится несколько тысяч веществ, которые участвуют в разнообразных химических реакциях.
Углеводы 6
Углеводы – обширный наиболее распространенный на Земле класс органических соединений, входящих в состав всех организмов и необходимых для жизнедеятельности человека и животных, растений и микроорганизмов. Углеводы являются первичными продуктами фотосинтеза, в кругообороте углерода они служат своеобразным мостом между неорганическими и органическими соединениями.
Биохимия углеводов в организме человека
Энергетическая, запасающая и опорно-строительная функции углеводов. Свойства моносахаридов как основного источника энергии в организме человека; глюкоза. Основные представители дисахаридов; сахароза. Полисахариды, образование крахмала, углеводный обмен.
Роль и применение углеводов
Понятие, сущность, значение, источники и роль углеводов. Применение углеводов в медицине: при парентеральном питании, при диетическом питании. Сущность фруктозы. Общая характеристика химической структуры клетчатки.
Химическая организация клетки. Органические вещества
Из органических соединений в клетке содержатся белки, углеводы, жиры, нуклеиновые кислоты, жироподобные вещества (липоиды) и др. Таким образом, отличия живого от неживого в химическом отношении проявляются уже на молекулярном уровне.
Биологические молекулы
Биологические молекулы имеют модульное строение. К числу важных классов биологических молекул относятся белки, углеводы, липиды и нуклеиновые кислоты. Множество других молекул в клетке играют роль «энергетической валюты».
Роль углеводов в жизнедеятельности человека
Углеводы – обширный наиболее распространенный на Земле класс органических соединений, входящих в состав всех организмов и необходимых для жизнедеятельности человека и животных, растений и
Витамины
- до 88% в клетках, входит в состав крови, лимфы, межклеточной жидкости. Человек может прожить не более 17 суток без воды. Суточная норма - 1,5 - 2 литра. Вода - физиологическая среда для многих солей, компонент ферментов, соков, гормонов.